T.C.
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
SICAK DALDIRMA GALVANİZ KAPLAMA
ÖZELLİKLERİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLERİN PİLOT BİR
FİRMADA İNCELENMESİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
FERİDE BUKET KARDEŞ
T.C.
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
BİLİM DALINIZ YOKSA BU SEKMEYİ SİLİNİZ
SICAK DALDIRMA GALVANİZ KAPLAMA
ÖZELLİKLERİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLERİN PİLOT BİR
FİRMADA İNCELENMESİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
FERİDE BUKET KARDEŞ
i
ÖZET
SICAK DALDIRMA GALVANİZ KAPLAMA ÖZELLİKLERİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLERİN PİLOT BİR FİRMADA İNCELENMESİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ FERİDE BUKET KARDEŞ
PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
(TEZ DANIŞMANI:PROF. DR. CEMAL MERAN) DENİZLİ, OCAK - 2020
Kaplama ve yüzey işlemleri malzemelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirerek ekonomik yönden avantaj sağlar. Sıcak daldırma galvaniz kaplama, makine parçalarına korozyon ve diğer dış etkilere karşı dayanım sağlama, görsel estetik kazandırma, uzun ömürlü kullanım seçenekleri sunması açısından yüzey kaplama teknolojisi içerisinde günümüzde en sık kullanılan yöntemdir.
Bu tez çalışmasında, sıcak daldırma galvaniz kaplamaya etki eden işlem parametreleri araştırılmıştır. Kaplama kalitesindeki iyileştirmeler ve kaplama kalınlığını azaltmak hem firma maliyetleri hem de müşteri memnuniyeti açısından fayda sağlayacaktır. Bu çalışmada optimum kaplama kalınlığını tespit etmek için birçok deney gerçekleştirilmiştir. Tezde çalışılan kaplama parametreleri; kaplama malzemesinin çinko banyosuna daldırma/çekme açısı, daldırma/çıkarma hızları, yüzeylerin kimyasal çözeltilerle temizlenmesinin etkisi (asit-flux banyoları), malzemelerin flux banyosundan sonra kuru/ıslak kalması, çinko havuzunun sıcaklığı, malzemelerin yüzey pürüzlülüğü ile malzemelerin çinko havuzunda bekletilme süresidir. Tüm bu işlem parametrelerinin kaplama kalınlığına etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Kaplama kalınlığının yanı sıra kaplama sonrası numune sacların görüntülerine de yer verilerek kıyaslama yapılmıştır. Yapılan çalışma sonuçlarının hem galvaniz kaplama sektörüne hem de bu sektörde yeni çalışmaya başlayacak olanlara faydalı olması beklenmektedir.
Deneyler neticesinde elde edilen bulgularda ölçülen kaplama kalınlıkları kaplama görüntüleriyle karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Tez çalışmasının sonuçlarından anlaşılacağı üzere, sıcak daldırma galvaniz kaplamada uygun galvaniz kaplama koşulları ve doğru parametre seçimi ile kaliteli kaplamalar elde edilebilir.
ANAHTAR KELİMELER: Sıcak Daldırma Galvaniz Kaplama, Kaplama
Kalınlığı, Yüzey Temizleme, Kaplama Kalitesi ve Parlaklık, Kaplama Parametreleri Galvaniz Banyosu, Yüzey pürüzlülüğü
ii
ABSTRACT
INVESTIGATION OF EFFECTED PARAMETERS ON HOT DIPPING GALVANIZED COATING IN A PILOT FACTORY
MSC THESIS
FERİDE BUKET KARDEŞ
PAMUKKALE UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE MECHANİCAL ENGİNEERİNG
(SUPERVISOR:PROF. DR. CEMAL MERAN) DENİZLİ, JANUARY 2020
Coating and surface treatments provide in terms of economy advantage by changing the physical and chemical properties of the materials. Hot dip galvanized coating is the most commonly used method in surface coating technology in terms of providing resistance to machine parts against corrosion and other external effects, providing visual aesthetics, and in terms of offering long-lasting usage options.
In this thesis, process parameters affecting hot dip galvanized coating were investigated. Improvements in coating quality and reducing coating thickness will benefit both in terms of firm costs and customer satisfaction. In this study, many experiments were carried out to determine the optimum coating thickness. Coating parameters examined in the thesis; the dipping/withdrawal angle of the coating material to the zinc bath, the speeds of immerse/withdrawal, the effect of cleaning the surfaces with chemical solutions (acid flux baths), remaining dry/wet materials after the flux bath, temperature of the zinc pool, surface roughness of the materials with in the zinc pool of the materials is the holding time. The effect of all these process parameters on the coating thickness has been investigated experimentally. Besides the coating thickness, comparisons were made by including images of the specimen sheet metals after coating. The results of the study conducted are expected to be beneficial for both the galvanizing industry and those who will start working in this sector.
The coating thicknesses measured in the findings obtained from the experiments were evaluated comparatively with the coating images. As can be understood from the results of the thesis study, high quality coatings can be obtained with suitable galvanized coating conditions and correct parameter selection in hot dip galvanized coating.
KEYWORDS: Hot Dip Galvanized Coating, Coating Thickness Measurement,
Surface Cleaning, Coating Qualities and Brightness, Galvanized Bath, Coating Parameters, Surface Roughness
iii
İÇİNDEKİLER
Sayfa ÖZET ... i ABSTRACT ... ii İÇİNDEKİLER ... iii ŞEKİL LİSTESİ ... iv TABLO LİSTESİ ... viSEMBOL LİSTESİ ... vii
ÖNSÖZ ... viii
1. GİRİŞ ... 1
1.1 Tezin Amacı ... 8
1.2 Literatür Özeti ... 9
2. SICAK DALDIRMA GALVANİZ KAPLAMA ... 34
2.1 Genel Bilgiler ... 34
2.2 Sıcak Daldırma Galvanizle Kaplamanın Kullanım Alanları ... 40
2.3 Sıcak Daldırma Galvanizle Kaplama İşlemine Etki Eden Faktörler .. 42
2.4 Sıcak Daldırma Galvanizle Kaplamada Sanayide Karşılaşılan Sorunlar, Kaplama Sonrasında Ortaya Çıkan Kusurlar ... 43
3. MATERYAL VE METOD ... 45
3.1 Deney Çalışmalarında Kullanılan Malzemelerin Kaplama İşleminden Önceki Hazırlık Aşamaları ... 46
a-) Asit Havuzu ... 51
b-) Su Havuzu ... 52
c-) Flux Havuzu ... 53
d-) Nişadır (Tuz) ... 54
e-) Çinko Kaplama Banyosu ... 54
3.2 Deneylerde Etkisi Araştırılan İşlem Parametreleri ... 57
3.3 Deneylerde Ölçümler İçin Kullanılan Cihazlar ... 60
3.4 Standartlarda Belirtilen Kaplama Kalınlığı Değerleri ... 62
4. SICAK DALDIRMA GALVANİZLEME DENEYLERİ ... 66
4.1 Daldırma ve Çekme Açısının Kaplama Kalınlığına Etkisi... 66
4.2 Daldırma ve Çıkarma Hızlarının Kaplama Kalınlığına Etkisi ... 72
4.3 Yüzey Temizleme Kimyasallarının Kaplama Kalınlığına Etkisi ... 76
4.4 Sacların Islak – Kuru Daldırılmasının Kaplama Kalınlığına Etkisi ... 81
4.5 Çinko Kaplama Banyosunda Bekletme Süresinin Kaplama Kalınlığına Etkisi ... 84
4.6 Çelik Sac Numunelerinin Üzerindeki Yüzey Pürüzlülüğünün Mekaniksel İşlemlerle Değiştirilmesinin Kaplama Kalınlığına Etkisi ... 87
4.7 Çinko Kaplama Banyosu Sıcaklığının Kaplama Kalınlığına Etkisi ... 90
5. SONUÇ VE ÖNERİLER ... 100
6. KAYNAKLAR ... 103
iv
ŞEKİL LİSTESİ
Sayfa
Şekil 1.1: Çinkonun kullanım alanları (%) (a) Çinkonun tüketim alanları, (b)
Birincil çinkonun tüketimleri ... 4
Şekil 2.1: Galvaniz kaplamada oluşan metalurjik bağlar ... 34
Şekil 2.2: Galvanik Koruma ... 35
Şekil 2.3: Galvaniz kaplama sonrası ortaya çıkan bariyer ve katodik koruma mekanizmaları ... 36
Şekil 2.4: Çinko Patinası Oluşumu ... 37
Şekil 2.5: Galvaniz kaplama işlemi uygulama adımları... 37
Şekil 2.6: SDGK işleminin uygulandığı bir işletmede kaplama istasyonu ... 42
Şekil 3.1: 4 mm kalınlığındaki deney numune sac levhanın boyutları ve üç boyutlu hali ... 45
Şekil 3.2: Deneylerde kullanılan numune saclar ... 46
Şekil 3.3: 1. grup deneylerden giriş-çıkış açısı 180⁰ iken (a) preste kesilen saclar, (b) dikey matkapta saca delinen askılama delikleri, (c) sacın tel çubuğa asılmış hali ... 47
Şekil 3.4: 1. grup deneylerden daldırma/çekme açısı 180⁰ iken numune sacın asit banyosuna dalışı ve bekletilmesi ... 48
Şekil 3.5: 1. grup deneylerden daldırma/çekme açısı 180⁰ olduğunda numune sacın su havuzunda durulanması ... 48
Şekil 3.6: 1. grup deneylerden daldırma/çekme açısı 180⁰ iken numune sacın flux banyosuna dalışı ... 49
Şekil 3.7: 1. grup deneylerden daldırma/çekme açısı 180⁰ iken numune saca nişadır uygulaması... 49
Şekil 3.8: 1. grup deneylerden daldırma/çekme açısının 90⁰ iken (a) sacların preste kesilmiş hali, (b) saclara askılama deliğinin delinmiş hali .. 50
Şekil 3.9: SDGK prosesinin şematik çizimi ... 50
Şekil 3.10: SDGK istasyonu genel görünümü (a) Asit, su ve flux havuzları, (b) Galvanizleme ocağı ... 51
Şekil 3.11: SDGK prosesindeki asit havuzları (a) Asit havuzu, (b) Asit havuzu havalandırma fanı ... 52
Şekil 3.12: SDGK prosesindeki su ile durulama havuzu ... 53
Şekil 3.13: SDGK prosesindeki flux havuzu ... 53
Şekil 3.14: SDGK prosesindeki nişadır ... 54
Şekil 3.15: SDGK prosesi a) Çinko kaplama banyosu, b) Ortamdan çıkan zehirli gazları tahliye için kullanılan havalandırma fanı ... 55
Şekil 3.16: Ölçümlerde kullanılan mikrometre ... 60
Şekil 3.17: Kaplama banyosunun sıcaklığını ölçmek için kullanılan termometre ... 60
Şekil 3.18: Çinko kaplama kalınlığını ölçmek için kullanılan Teskon TT-211 cihazı ve ölçüm başlangıcında değerleri sıfırlama yüzeyi ... 61
Şekil 3.19: Excell marka terazi ... 61 Şekil 4.1: (a) Sacın yatay konumda çelik teller ile asılması, (b), (c) 180⁰
v
Şekil 4.2: (a) 180⁰ çekme açısında numune sacın kaplama banyosundan çıkarılması, (b) Yatay konumda işlemden geçen sacın kaplanmış hali ... 68 Şekil 4.3: 90⁰ daldırma açısında numune sacın çinko kaplama banyosu
içerisine girmesi ... 69 Şekil 4.4: (a), (b) 90⁰ çekme açısında numune sacın çinko kaplama
banyosunun dışına alınması ... 70 Şekil 4.5: Kaplama kalınlığının giriş/çıkış açısı ile değişimi ... 71 Şekil 4.6: Çekme/daldırma açısı 180⁰ iken numune sacların galvaniz kaplama
sonrası görünümleri ... 71 Şekil 4.7: Çekme/daldırma açısı 90⁰ iken numune sacların galvaniz kaplama
sonrası görünümleri ... 72 Şekil 4.8: Kaplama kalınlığının giriş/çıkış hızları ile değişimi ... 74 Şekil 4.9: Giriş hızı: 1,17 m/min-çıkış hızı: 3,8 m/min yapıldığında numune
sacların galvaniz kaplama sonrası görünümleri ... 74 Şekil 4.10: Giriş hızı: 3,8 m/min-çıkış hızı: 1,17 m/min yapıldığında numune
sacların galvaniz kaplama sonrası görünümleri ... 75 Şekil 4.11: Giriş hızı: 3,8 m/min-çıkış hızı: 3,8 m/min yapıldığında numune
sacların galvaniz kaplama sonrası görünümleri ... 75 Şekil 4.12: Giriş hızı:1,17 m/min-çıkış hızı: 1,17 m/min yapıldığında numune
sacların galvaniz kaplama sonrası görünümleri ... 76 Şekil 4.13: Kaplama kalınlığının yüzey temizleme kimyasallarının kullanımı
ile değişimi ... 78 Şekil 4.14: Asit–flux banyolarına daldırılarak galvaniz kaplanan numune
sacların görüntüleri ... 79 Şekil 4.15: Asit–flux banyolarına daldırılmadan galvaniz kaplanan numune
sacların görüntüleri ... 79 Şekil 4.16: Asit ile temizlenip flux havuzuna daldırılmadan galvaniz kaplanan
numune sacların görüntüleri ... 80 Şekil 4.17: Flux çözeltisi ile temizlenip asit havuzuna daldırılmadan galvaniz
kaplanan numune sacların görüntüleri ... 81 Şekil 4.18: Kaplama kalınlığının sacların daldırılmadan önce kurutulma
koşullarına göre değişimi ... 82 Şekil 4.19: Islak halde daldırılan numune sacların galvaniz kaplama sonrası
görünümleri ... 83 Şekil 4.20: Kurutularak daldırılan numune sacların galvaniz kaplama sonrası
görünümleri ... 83 Şekil 4.21: Kaplama kalınlığının süre ile değişimi ... 85 Şekil 4.22: Çinko kaplama banyosunda farklı sürelerde bekletilen numune
sacların galvaniz kaplama sonrası görünümleri ... 86 Şekil 4.23: Kaplama kalınlığının yüzey pürüzlülüğü ile değişimi ... 88 Şekil 4.24: Yüzeyi zımparalanarak daldırılan numune sacların galvaniz kaplama
sonrası görünümleri ... 89 Şekil 4.25: Yüzeyi zımparalanmadan daldırılan numune sacların galvaniz
kaplama sonrası görünümleri ... 89 Şekil 4.26: Kaplama kalınlığının sıcaklık ile değişimi ... 91 Şekil 4.27: Farklı galvanizleme ocağı sıcaklıklarında daldırılan numune
vi
TABLO LİSTESİ
Sayfa
Tablo 3.1: Deneysel çalışmalarda kullanılan numune sac levhalarının
kimyasal bileşimleri (%) ... 45
Tablo 3.2: Galvanizleme ocağında bulunan çinko külçelerinin kimyasal bileşimi (%) ... 56
Tablo 3.3: Galvanizleme ocağında yapılan kimyasal analiz sonuçları ... 57
Tablo 3.4: Deneylerde çalışılan kaplama parametreleri ... 58
Tablo 3.5: Deneylerin listesi ... 59
Tablo 3.6: ASTM A 123/A 123M_2015’e göre farklı malzemelerin minimum ortalama kaplama kalınlık değerleri (µm) ... 63
Tablo 3.7: TS EN ISO 1461 Aralık 2004’e göre santrifüjlenmemiş numuneler üzerinde minimum kaplama kalınlıkları (µm) ... 63
Tablo 3.8: TS EN ISO 1461 Aralık 2004’e göre santrifüjlenmiş numuneler üzerinde minimum kaplama kalınlıkları (µm) ... 64
Tablo 4.1: Çinko kaplama kalınlığının bekletme süresi ile değişimi ... 84
Tablo 4.2: Çinko kaplama kalınlığının kaplama banyosu sıcaklığı ile değişimi ... 90
Tablo 4.3: Deney numaraları ve deneylerde incelenen işlem parametreleri ile kaplama kalınlıkları ... 93
Tablo 4.4: SDGK istasyonunda kullanılan malzemelerin birim alış fiyatları (TL/kg, TL/l) ... 97
vii
SEMBOL LİSTESİ
SDG : Sıcak Daldırma Galvanizleme HDG : Hot-Dip Galvanizing
Galder : Galvanizciler Derneği
ASTM : American Society for Testing and Materials
HCl : Sülfürik Asit NH4Cl : Amonyum Klorür
SDGK : Sıcak Daldırma Galvaniz Kaplama
C : Karbon Mn : Mangan P : Fosfor S : Kükürt Si : Silisyum Al : Alüminyum N : Azot Cu : Bakır Cr : Krom Ni : Nikel Pb : Kurşun Cd : Kadmiyum Fe : Demir Zn : Çinko Ti : Titanyum Co : Kobalt Sn : Kalay Sb : Antimon Mg : Magnezyum In : İndiyum Hg : Cıva Bi : Bizmut Be : Berilyum As : Arsenik η : Eta ζ : Zeta δ : Delta δ1 : Delta1 Г : Gama (Gamma)
viii
ÖNSÖZ
Tez çalışması boyunca sabrını ve desteğini esirgemeyen, değerli katkılarıyla rehberlik eden, zaman ayırarak yardımcı olan danışman hocam, Sayın Prof. Dr. Cemal MERAN’a en içten teşekkürlerimi ve saygımı sunarım.
Uygun Metal ve Plastik Konteyner işletmesinden Akif UYGUN ve Kürşat GENÇOĞLU’na numune hazırlama ve deneysel çalışmalar süresince şahsıma vermiş oldukları yardımlar için teşekkür ederim.
Her zaman maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen aileme teşekkürlerimi sunarım.
1
1. GİRİŞ
Günümüzde sanayide kullanılan metalik malzemelerin %90’ı demir-çelik esaslı olduğundan korozyon, ekonomiklik ve güvenilirlik demir-çelik endüstrisinde iç içe geçmiş kavramlardır.
Korozyon, metallerin çevresiyle kimyasal veya elektrokimyasal reaksiyona girmeleri sonucunda hasara uğramasıdır. Korozyona uğrayan metal, tasarım yapıldığı andaki amacından uzaklaşarak beklenen özellikleri tam olarak karşılayamaz ve kullanılamaz hale gelir. Malzemedeki oksidasyon sonucu ortaya çıkan korozyon, dış görüntü bozukluğunun yanı sıra, yaşanan malzeme kayıpları ile aynı zamanda maddi kayıplara ve malzemenin özelliklerini zaman içerisinde kaybetmesine neden olur.
Korozyon mekanizması, malzeme ile malzemenin yer aldığı ortamın ara yüzünde başlayarak malzemenin derinliklerine doğru ilerleyip malzemenin fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerinde istenmeyen zararlara uğratan olaylar zinciri olarak gerçekleşir. Korozyona karşı mücadelede, korozif ortamlarda çalışacak uygun malzeme seçimi, malzemelerin çalışacağı ortamları kontrol altında tutup malzeme kayıplarını önlemek, proseslerin tasarım aşamasındayken malzemelerin dış katmanlarını olası korozif ortamlara dayanıklı hale getirmek etkili olabilecek seçenekler arasındadır. Amaç, metalik malzemelerin çalışma ömrünü ve beklenen kaliteyi artırmaktır.
Korozyon endüstride her alanda kendini göstermektedir. Endüstriyel şartların etkisinde kalan metal malzemelerin kullanıldığı yer altı boruları, enerji nakil ve trafo hatları, gemi parçaları, depolama tankları, köprüler, nakil hattı direkleri, taşıtlar, konsrüktif yapılar, akaryakıt, şehir suyu gibi sıvı taşınan boru hatları, yaya korkulukları, baraj ve rögar kapakları, çöp konteynerleri, buhar kazanları, bariyerler vb. makine parçaları atmosfere açık olan yapılar olduğundan korozyon olayı gerçekleşmekte ve metal özelliklerini zamanla kaybederek belirli bir zaman sonra korozyon nedeni ile kullanılamaz hale gelmektedir.
2
Korozyon ile beraber ortaya çıkan kayıplar bilinirse; etkisini minimuma indirmek için neler yapılabilir sorularına daha etkili cevaplar bulunabilir. Petrol, doğalgaz veya su taşıyan boru nakil hattının korozyona uğraması ile boru malzemesinin delinmesi ya da gemilerle taşınan konserve kapaklarının korozyona uğraması ile kapakların kullanılamaz hale gelmesi durumunda geri dönüşü olmayan sonuçlar ile karşı karşıya kalınır. Örneğin, gemilerle deniz aşırı ülkelere ihracat yapan bir konserve firmasını ele alalım. Deniz yolu ticaretinde konservelerin gemilerle taşınması sonrası konserveleri teslim alan firma, kapakları taşınan atmosferik ortamın (deniz) koşullarından etkilenerek korozyona uğraması sonucu paslanması ile karşılaştığında ürünleri iade ediyor. Bu durumda konserve üreticisi firma maddi olarak büyük zarara uğruyor. Oysa konserve kapağında kullanılan yassı çelik malzeme, taşınan atmosferik ortama uygun şekilde kaplansa idi böyle bir sorun ortaya çıkmayacaktı. Sektörde çalışanlar, malzemelerin kullanım yeri ve çalışma koşullarını da değerlendirerek; atmosferik ortamın olumsuz koşullarından korumak için gerekirse malzemelere uygun yüzey kaplama işlemlerinden faydalanmalıdır. Bu şekilde çeşitli malzeme kayıplarının önüne geçilmiş olur. Sonuç her ne kadar metal kaybı olarak gözükse de diğer kayıplar da zararların büyük bölümünü oluşturur. Ürün kaybı, kirlilik, petrol, doğalgaz dâhilinde yangın ve patlama riski, şehir taşıma suyunda salgın hastalık riski, işçilik kaybı, zaman kaybı, ekonomik kayıplar, müşteri ve prestij kaybı ve uçak, otomobil gibi ulaşım araçlarında hayati parçaların korozyon nedeni ile kırılması, korozyonlu yorulma sonucu uçak düşmelerine, otomobillerde kazalara neden olması sonucu en önemlisi de can kaybı olur ki telafisi asla mümkün değildir.
Korozyon nedeni ile “malzeme” kaybı yanında “sermaye-emek-enerji ve bilgi” de kaybolur. Korozyon dünyadaki sınırlı metal kaynaklarının en önemli israf nedenidir. Üretilen metalik malzemelerin büyük çoğunluğu korozyon nedeni ile kullanılmaz hale gelmektedir.
Malzemeler, dış etkenlerle karşılaştığı ilk yer dış yüzeyler olduğundan en sık yüzeyden korozyona uğrar. Bu aşamada devreye yüzeyin başka malzemelerle kaplanması girer. Metalik malzemelerin yüzeyinin çeşitli metal veya metal olmayan malzemelerle farklı amaçlar için kaplanması günümüzde sık karşılaşılan uygulamalardır. Bu amaçların içerisinde en önemlisi korozyona karşı korumaktır.
3
Korozyon kendiliğinden gerçekleşen doğal bir olay olup, durdurmak mümkün değildir. O halde prosesler korozyona karşı dirençli hale gelmeli, malzeme seçiminde korozif direnci yüksek olanlar seçilmelidir. Uygulamada karşılaşılan metal yüzeylere koruyucu yöntemlerden biri sıcak daldırma galvaniz kaplamadır (SDGK). SDGK yönteminde, diğer kaplama metodlarına göre korozyon dayanımında daha fazla avantaj elde edilmektedir. Çinko ile kaplanarak çelik koruma altına alınır. Bu önemli noktanın farkına varılmasından sonra yoğunlaşan çinko kaplama (galvaniz) sanayisinde karşılaşılan sorun, kaplama kalınlığını mümkün olabildiğince azaltmak ile verimi ve kaliteyi artırmak olmuştur. Standartların veya müşterilerin talep ettiği kalınlığa ulaşmada birçok faktörün etkili olduğu bilinmektedir.
Günümüzde çinko endüstriyel uygulamalarda en sık kullanılan metallerden biridir. Dünya üzerinde yıllık 13 milyon tonluk saf Zn tüketiminin sektörlere göre tüketim miktarı Şekil 1.1’de verilmiştir (Karahan 2016a).
Üretilen çinkonun toplam %57’lik bir kısmının tüketildiği pazar galvanizleme prosesidir. Daldırma ile galvanizleme prosesi temel olarak ergiyik çinko içeren banyo içerisine çeliğin daldırılarak yüzeyinde bir kaplama tabakası oluşturulması esasına dayanır. Daldırma işlemi sırasında oluşan metalurjik reaksiyonlar sonucunda ergiyik çinko çelik üzerine kaplanır. Kaplamanın yapışma mukavemeti korozyon koruması açısından en önemli kalite karakteristiğidir. Bu ürünler sahip oldukları yüksek korozyon dirençleri nedeniyle inşaat, otomotiv, taşıma ve kimya sektörü dâhil olmak üzere geniş bir yelpazede kullanılmaktadır (Karahan 2016a).
4 (a)
(b)
Şekil 1.1: Çinkonun kullanım alanları (%) (a) Çinkonun tüketim alanları, (b) Birincil çinkonun tüketimleri (Karahan 2016a)
Çinko’nun ton fiyatının 3.000$ ve üzerinde olması tüm galvaniz yapan işletmelerin ana amacını çinko sarfiyatını azaltmak üzerine toplamıştır. Kaplama kalınlığını azaltmak ve optimum seviyeye getirmek için, çelik malzemelerin
7 16 20 51 6 0 10 20 30 40 50 60 Endüstriyel Makine
Altyapı Taşıma İnşaat Tüketim Malları
K u ll an ım Yüzdesi (% )
Çinkonun Kullanım Alanları
9 14 10 6 57 4 0 10 20 30 40 50 60 Oksit ve Kimyasallar Basınçlı Döküm Alaşımları
Pirinç Üretimi Yarı Mamül Galvanizleme Diğerleri
T ü k etim Yüzdesi (% )
5
kimyasal bileşenlerinin kontrolü, ön işlem havuz işlemlerinin (yağ alma, asitleme, flakslama vb.) uygun parametrelere göre yapılması, askılama açısı, daldırma hızı, eriyik içine daldırma süresi ve çinko eriyik içindeki (Al, Pb, Bi, Ni, Sn gibi) bileşenlerinin kontrol edilmesi önem arz etmektedir (Saday ve Dağlılar 2018).
Üretim sektöründe kullanılan malzeme yelpazesi çok geniş olmasına rağmen, günümüzde çelik malzemeler hala ana malzeme olarak araç ve gereçlerde önemini korumaktadır. Çeliklerin dayanımı yüksek olduğundan dolayı kullanımı yaygındır. Ancak, üretilen parçalar atmosferik ortamdan etkilenip korozyona uğrayarak, parçaların kullanım ömrü azalır.
Metallerin korozyona uğraması oldukça tehlikelidir. Korozyon çelikler için ciddi bir sorun oluşturur. Oksitlenme sonucu, paslanma oluşarak malzemelerde hem görüntü olarak hem de ana metal kaybı ile istenmeyen sonuçlara neden olur. SDGK ile ana malzeme üzerine ince katman şeklinde çekilen çinko kaplama ile esas malzemenin korunumu sağlanır. Sıcak daldırma galvanizle kaplama işlemi sadece metallere uygulanan bir yüzey işlemi değildir. Boya ve diğer PVC kaplamalardan ziyade çinkonun kaplanan metalde alaşım oluşturarak metalurjik bağlar ile katmanlar halinde metalin iç kısımlarına nüfuz etmesidir. Sıcak daldırma galvaniz ile kaplamada malzeme tüm yönleriyle en ince ayrıntısına kadar çinko ile kaplanır. Böylece boya uygulanamayan yüzeylerde korozyondan korunmuş olur. Malzeme hasara uğradığında boya tabakası kalkar ise paslanma oluşur. Atmosfer nemi ile oluşan pas gitgide ilerleyip malzemenin içine etki eder. Ancak, sıcak daldırma galvanizlemede en küçük bir hasarda kimyasal aktivitesi daha düşük olan çinko kendisini feda etmesiyle ana metali korur. Doğal olarak aşınma durumunda koruma amaçlı ilave tabaka da yüzeyde oluşur. Sonuç olarak SDGK korozif ortamlarda gösterdiği direncin yanı sıra, malzemelerin fiziksel özelliklerini de etkileyerek görünüm, aşınma ve çeşitli bozulmalara karşı dayanımı da olumlu yönde etkiler. Boya uygulamalarına göre daha az bakım gerektirmesi ve daha uzun kullanım süresi sağlaması da SDGK’nın seçilmesinin tercih nedenlerindendir.
SDGK yönteminin diğer yöntemlere nazaran avantajları aşağıda verilmiştir. Uzun ömürlü koruma sağlaması: Sıcak daldırma galvanizle kaplama, makine parçalarını normal koşullarda 40 yılı geçen süre korozyona karşı korur. Böylece
6
makine parçalarının kullanım ömürleri uzar. Korozyondan koruma süresinin yıl bazında değişiklik göstermesinde makine parçalarının kullanıldığı atmosferik ortam (şehir içi, denizel ortam vb.) ve kaplama kalınlığı rol oynar.
Güvenilir kaplama olması: Sıcak daldırma galvanizleme ile, ASTM A 123 / A 123M ve TS 914 EN ISO 1461 standartlarında belirtilen şekilde güvenilir kaplama oluşturulur. Kaplama kalınlığı ölçülerek, standartlarda verilen değerlere göre uygunluk kontrolü yapılır.
Malzemeye estetik görünüm kazandırması: Görsel etkisi yüksektir. Kaplama sonrası ilk başlarda parlak olan yüzeyler zamanla mat, gri renge dönüşür.
Çevre dostu olması: Galvaniz kaplama sonrası ortaya çıkan atık asit, atık durulama suları tekrar kullanılmak üzere geri dönüşüme gönderilerek, kaplama yaparken kullanılır. Böylece çevre konusunda duyarlı davranılıp, zehirli kimyasallardan korunma sağlanır.
Dayanıklı kaplama olması: Çinko kaplama, kaplama esnasında oluşan metalurjik bağlarla tabakalar halinde özel bir içyapıya sahip olup çelik malzeme ile birleşen kaplama tabakaları, malzemenin depoda bekletilmesi, montajı ve çalışması sırasında dış etkenli zorlamalara karşı diğer yüzey işlemlerine göre daha iyi koruma sağlar. Kaplama sert olup, darbeye karşı dayanıklıdır. Galvaniz kaplı çeliğin, bu sayede deniz aşırı ülkeler bile dâhil her yere rahatlıkla gönderilerek sevkiyatı yapılır. Bakımı istenmeyen kaplama oluşturması: Çinko kaplama ile gerçekleşen koruma boyamaya göre uzun periyotludur. Boyama işleminde yenileme-onarım işleri defalarca kez tekrar isterken, SDGK’da bu duruma rastlanılmaz. Zor ulaşılan tesislerde seri üretim hattının durdurulup ek bakım-onarım maliyetlerinin çıkarılması işletmeler için istenilmeyen durumdur. Galvaniz kaplama kolay kolay bakım ihtiyacı oluşturmayan kaplama olduğu için avantajlıdır.
Malzemede tüm yönleri ile homojen kaplama oluşturması: Çinko kaplama malzeme geometrisi açısından tüm yönleri ile bütünsel bir kaplama oluşturur. Malzemenin köşesi, kenarı, içi, dışı ile boşluk kalmadan tüm önemli noktalar aynı kaplama kalitesinde homojen kaplanır. Diğer yüzey işlem metotlarında zaman zaman sorunlar çıktığı görülmektedir.
7
Ekonomik boyutu: Boya uygulamaları ile kıyaslandığında SDGK maliyeti, boyama maliyetlerinin altındadır. Sıcak daldırma galvanizleme ile seri halde büyük makine parçaları bile birkaç seferde, daha az iş gücü kapasitesi harcanarak kısa sürede kaplanmış pek çok parça elde edilmektedir.
Kaplamanın kolay şekilde kontrolü: Kalite kontrol kolaylığı sağlar. Kaplama sonrası oluşan çinko tabakalar kontrol edilebilir. Görsel olarak ve taramalı elektron mikroskobunda mikroskobik içyapılar bile gözlemlenebilir. Bu şekilde hatalar bulunabilir.
Kaplanan malzemede, oluşan metalurjik bağların da etkisiyle, gelişen koruma mekanizmaları: Çinko kaplama, çelikte bariyer, katodik ve çinko patinası oluşumu ile koruma sağlar. Galvanizlenmiş çelikte üç etkili koruma mekanizması ortaya çıkar. Zaman kullanımı açısından kolaylık sağlar: Çinko kaplama ile uzun süreli koruma kısa bir sürede (bir-iki dakika içinde) elde edilebilirken boyama işleminde ise birkaç haftaya ihtiyaç vardır. Üstelik boyamadan elde edilen koruma süresi, galvaniz kaplamaya göre oldukça kısadır. Çinko kaplamada, hava koşullarından etkilenmeyen, olabildiğince hızlı optimum kaplamalar elde edilmesinin yanı sıra kaplama sonrası kısa süre içinde malzemeleri kullanma ve montaj edilme imkânı da önemli bir avantajdır.
Sıcak daldırma galvanizleme işleminin avantajları kadar dezavantajları da bulunmaktadır. SDGK işleminin dezavantajları ise, uygulamanın bilinçli olarak kullanılmayıp yanlış veya eksik kullanılmasından kaynaklanmaktadır.
Kaplama öncesi yüzey temizlenmesi işleminde asit ile temizlemede kullanılan, arta kalan asit çözeltisinin direkt çevre ile temas etmeden imha edilmesi gerekmektedir. Ancak, bu aktarım esnasında çevreye verebileceği zarar düşündürücüdür. Kullanılmış olan asit, flux ve suya karışmış olan kimyasal çözeltilerin doğaya geçmemesi için önlem alınmalıdır. Arta kalan ürünler ise, değerlendirilmeye çalışılmalı, değerlendirilemeyecek olanlar ise olabildiğince en az zararla ortamdan uzaklaştırılmalıdır.
Galvaniz kaplama sektöründe çalışan işçilerin sağlığı açısından zararları da olumsuz yönleri arasında sayılabilir. İşletmeler risk analiz raporlarını çıkararak
8
meslek hastalıklarını önlemek için koruyucu ekipman kullanımını doğru ve yerinde denetimle sağlamalıdırlar.
Galvaniz ile kaplanan parçaların tadilatından sonra parçaların bütün olarak tekrar galvanizlenmesi gerekmektedir. Montajı yapılmış parçaların galvaniz kaplanması için önce sökülmeleri, kaplama sonrası da birleştirilmeleri gerekmektedir. Yani, teker teker galvaniz kaplanacağından dolayı sökülüp-takılan parçalar için montajdan sonra galvanizleme akılcı bir yöntem değildir. SDGK işlemi her ne kadar bakım gerektirmese de parçaların montaj/demontaj aşamaları düşünülerek opsiyon alınmalıdır.
Bazı parçalar geometrik yapısından dolayı, SDGK’ya müsait değildir. Kaplama işlemi yapılmadan geometrik yapısı da gözden geçirilmelidir. Bunun için daha tasarım aşamasındayken kaplamaya uygun konstrüktif şekiller verilmeli ve parça çizimleri kaplamayı destekleyici olmalıdır.
1.1 Tezin Amacı
Günümüzde en yaygın kullanılan malzemeler çeliklerdir. Çeliğin kullanım ömrünü uzatmak için korozyona dayanım açısından en etkili yöntem çinko kaplamadır. Başarı sağlayan ve kaplama maliyetlerinin azaltıldığı galvaniz kaplama elde edilme yolları gitgide hem sanayide hem de akademik çalışmalarda önemini artırmıştır. Tezde yapılan deneysel çalışmalarla, galvaniz kaplamada dikkat edilmesi gereken kaplama parametreleri opsiyonel olarak değiştirilip kaplama sonrasındaki etkileri araştırılmıştır.
Çinko kaplamada ciddi anlamda hem maliyette hem de kalitede etkili olan parametrelerin; kaplanan çinko tabakası kalınlığına ve kaplama kalitesine etkisinin çok yönlü araştırılıp, optimum kaplama parametrelerinin tespit edilmesi bu çalışmanın temelini oluşturmaktadır. Tezde kullanılacak olan parametreler; banyo sıcaklığı, numunenin banyoya giriş ve çıkış hızı ile açısı, yüzey temizleme işlemlerinin kalitesi, numune üzerindeki yüzey pürüzlülüğünün mekaniksel işlemlerle değiştirilmesi, galvaniz banyosuna daldırılan malzemenin ıslak / kuru olması, dalış (bekletme) süreleri olarak belirlenmiştir. Kaplama parametrelerinin
9
değiştirilerek farklı uygulanması sonucu elde edilen bulgular yorumlanarak kaplama prosesine getirdiği katkılar ele alınmış ve kaplama sürecindeki işlem parametrelerinin kalınlığa, görünüme etkisi araştırılıp sonuçları değerlendirilmiştir.
1.2 Literatür Özeti
Sepper ve diğ. (2011), bu çalışmada SDGK’nın görünüşünün nasıl değerlendirileceği konusuna değinmişlerdir. Sıcak daldırma galvanizleme işleminden kaynaklanan kusurları değil, çeliğin kimyasal bileşimi ve yüzey durumundan kaynaklan sonuçları değerlendirmişlerdir. Kaplamaların görünümü işleme özelliklerine, çelik içeriğine ve yüzey koşullarına bağlı olduğunu belirtmişlerdir. Çalışmanın amacının, SDGK’ların görünümünün nasıl değerlendirileceğini belirleyen bir teknik geliştirmek olduğunu ifade etmişlerdir.
SDGK’ların görünümünü etkileyen kimyasal bileşim, yüzey pürüzlülüğü parametrelerini gözlem altına alıp, araştırmasına dayanarak görünüm sınıflandırmaları belirlenmiştir. Yüzey durumunun etkisini araştırmak için yapılan bir çalışmada, aynı kimyasal bileşikteki malzemelerden birisinin yüzeyi 80 numaralı ve diğerinin 240 numaralı zımpara ile düzeltilmiştir. Parçalar galvanizle kaplanmasından sonra, 80 numara zımpara ile yüzeyi düzeltilenin görünümü girinti ve çıkıntılı iken 240 numaralı zımpara ile düzeltilen parçanın ise düzgün, parlak ve çiçekli görünüm aldığını gözlemlemişlerdir.
Çalışmada, SDGK’ları etkileyen faktörler incelenmiştir. Görsel görünüm (pul boyutu), kaplama pürüzlülüğü ve Fe / Zn alaşımlı tabaka büyümesi ve oluşumuna dayanan üç görünüm sınıflandırması oluşturmuştur. Çalışmasının sonucunda, çelik kimyasal bileşiminin kaplama görünümü üzerinde büyük etkisi olduğunu ve yüzey pürüzlülüğü ile yüzey kusurları da kaplama görünümü üzerinde bir etkiye sahip olduğunu ifade etmişlerdir.
Nasr ve diğ. (2008), sıcak daldırma çinko kaplamalarda çekme hızının çinko tabakasının kalınlığı üzerine etkisini incelemişlerdir. Reaktif çeliğin galvanizlenmesinde çinko tabakasının kalınlığı, galvaniz kaplama işini yapanları ilgilendirmektedir. Bu çalışmada, geri çekilme hızı bu katmanı azaltabilecek bir
10
faktör olarak araştırılmıştır. Bu çalışmanın sonuçları, galvanizlenen numunenin yaklaşık 4 m/min’de çekilmesi durumunda çinko tabakasının kalınlığını önemli ölçüde azaltılabileceğini göstermiştir. Bu bulgunun galvanizleme kalitesi ve maliyeti üzerinde önemli bir etkisinin olabileceği düşünülmüştür.
Elkoca (2001), ele aldığı çalışmada sürekli olarak gerçekleşen sıcak daldırma çinko kaplama ve kaplamayı takip eden bir tavlama ile kaplanan metalin yapısında ortaya çıkan gama, delta ve zeta fazları kaplanan sacın presle şekillendirme özelliğini de etkilediğini ortaya koymuştur. Tavlı çinko kaplamalarda Fe-Zn fazlarının yapısı ve kaplama özelliklerine etkisini incelemiştir. Sıcak daldırma çinko kaplaması yapılmış çelik sacın devamında hemen tavlama işlemi (kısa süre için 500 ⁰C’ye ısıtılması ile) yapılarak tavlı çinko kaplama elde edildiğini ve bu işlem adımlarını aktarmıştır. Tavlı çinko içyapısını gözlemlemiştir. Ayrıca; tavlı çinko kaplanmış sac ile sadece sıcak daldırma galvanizlenmiş sac arasındaki farklara da değinmiştir. Tavlı çinko kaplamaların diğerlerine göre daha iyi punta kaynağı yapılabildiğini, boya tutma özelliğini ve boyalı halde iken korozyon dayanımının iyi performans verdiğini, presle şekillendirme esnasında daha az yapışma olasılığı sunduğunu belirlemiştir.
Gambrell (1987), en geniş haliyle kaplamanın tüm safhalarını galvanizleme öncesi hazırlık ile yüzeyi arındırma işlemleri, galvanizleme esnasında daldırılan banyoları ve galvanizleme sonrası şeklinde ele alarak incelemiştir. Ayrıca demir-çinko kimyasal tepkimesinde ortaya çıkan evreleri de ele almıştır. Kaplama kalınlığında etkisi olan değişkenler üzerinde gözlemler yapmıştır. Kaplama banyosuna daldırılacak çeliğin kimyasal içeriğindeki silisyum, mangan, fosfor ile karbon elementlerinin oranının kalınlık konusunda etkili olacağını saptamıştır. Yapılan incelemeler sonucunda kaplamanın gerçekleştiği ortam (banyo) sıcaklığının, kaplanacak metalin çinko ile temas edecek bölgesinde gerilmelerin, tane durumunun ve içyapının, yüzey pürüzlülüğünün, kaplama banyosundaki çeşitli alaşım elementlerinin ve kaplama sonrasındaki metalin soğuma hızının, kaplama kalınlığı üzerinde etkileri olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca; kaplanacak metalin daldırıldığı banyoya eklenecek kurşun, kadmiyum gibi alaşım elementlerinin hatta çinko külçesinin kimyasal analizindeki saf çinko, demir, kurşun, kadmiyum derişim oranlarının kaplama kalitesine ve kaplanan metalin yüzey özellikleri ile görünümünü etkileyeceğini belirtmiştir.
11
Chen ve diğ. (1992), ele aldıkları makalede sıcak daldırma galvanizlemede diğer gelişmeler ve Technigalva konusu üzerinde inceleme yapmışlardır. Technigalva işlemi, son on yılda geliştirilen, özellikle ağırlıkça yaklaşık %0,1 silisyum içeren "reaktif" çeliklerin galvanizlenmesi sırasında kaplama yapısının daha iyi kontrolü için nikel ilavelerini kullanan bir seri sıcak daldırma galvanizleme işlemidir. Prosesin optimizasyonunu, nikelin galvanizleme reaksiyonundaki rolünün ve cüruf oluşumunun anlaşılmasına dayanacağını belirtmişlerdir. Daha çevre dostu galvanizleme işlemlerine olan talebin artması, kromat içermeyen pasivasyon üzerine seri sıcak daldırma galvanizleme, Zn-Al alaşımlarını kullanmak için alternatif akışlar ve proses optimizasyonu için geliştirme çalışmalarını incelemişlerdir. Normal koşullar altında galvanizleme işleminin gerçekleştiği sıcaklık 450 °C iken silisyum içeren çeliklerin galvanizleme banyo sıcaklığını içerdiği oranlara bağlı olarak etkilediğini belirtmişlerdir. Silisyumun çeliğe etkisinin galvaniz kaplamaların yapıları ve özellikleri üzerine etki mekanizmaları yoğun olarak incelenmiştir.
Reaktif çelikler ve galvanizlenmesi üzerine çözümler sunulmuştur. Galvanizlemede nikelin rolü incelenmiştir. Bir bariyer tabakası oluşturmak için bir Zn-Fe-Ni fazı, sıvı metalde termodinamik olarak sabit olması gerektiğini vurgulamıştır. 450 °C’de Zn-Fe-Ni üçlü faz diyagramında sıvı çinkodaki nikel seviyesinin ağırlıkça yaklaşık %0,07’nin üzerinde olduğu bildirilmiştir. 450 °C’de, cüruf içinde mevcut olan intermetalik fazın bileşimi ağırlıkça yaklaşık %5 Fe olduğu gözlemlenmiştir. Ağırlıkça %4 Ni ve ağırlıkça %91 Zn olarak saptanmıştır. Bu çalışmalara ek olarak, daha çevre dostu galvanizleme işlemlerinin geliştirilmesine daha fazla önem verilmesi gerektiğini böylece de seri sıcak daldırma galvanizlemenin belirli yönlerinde gelişmelere yol açtığını ve pasivasyon için kromat alternatifleri, alüminyum içeren galvaniz banyoları için florür içermeyen flux banyoları ile proses modellemesi ve optimizasyonu içermesi gerektiği üzerinde durulmuştur.
Akgün (2010), yaptığı çalışmasında farklı kimyasal bileşenli çelikleri farklı süre ve sıcaklıklarda SDGK yaparak kaplama kalınlıklarını ölçmüştür. Numunelerin kaplamadaki davranışlarını ve sertlik ölçümlerini incelemiştir. Çalışmasında 50 mm çapında 10 mm keserek S235, 1020, 1040 ve 1045 olmak üzere dört farklı çelik kullanmıştır. Galvaniz banyosu sıcaklıklarını 440 ⁰C, 445 ⁰C, 450 ⁰C; kaplama
12
banyosunda bekleme sürelerini ise 2, 4, 6, 8 dakika şeklinde belirlemiştir. Kaplanan numuneler, metalografik olarak taramalı elektron mikroskobunda incelemiştir. Kaplama sonrasında numuneler üzerinde mikro sertlik ölçümlerini yapmış ve değerlendirmiştir. Kaplama tabakasının sertliğinin malzemenin üst yüzeyinden alta doğru arttığını gözlemlemiştir. Çeliğin kimyasal bileşimindeki kükürt ve fosfora dikkat çekmiştir.
Syahbuddin ve diğ. (1999), ele aldıkları çalışmada demir-çinko bileşimine alüminyum eklenerek metaller arası faz değişimlerini incelemişlerdir. Galvanizleme sıcaklığını aynı (400 °C) tutarak, galvaniz banyosunda bekletme sürelerini değiştirerek içyapıyı gözlemlemişlerdir.
Kozdras ve Niessen (1989), silisyum içeren çeliklerin galvanizlenmesinde aşırı tepkimeye girebilme özelliğinin uzun yıllardır çalışılmakta olduğunu, ancak olgunun temel bir anlayışının hala eksik olduğunu belirtmişlerdir. Bu çalışma, Fe-Zn sistemindeki demir açısından en zengin faz olan Г’nın reaksiyon kinetiği üzerindeki etkisini göstermek için yapılmıştır. Reaktif kaplama oluşumunun başlamasının Г kararsızlaşma ile çakıştığı gösterilmiştir. Kararsızlık hem katı hal hem de katı-sıvı etkileşimlerinde gözlenmiştir. Metalografik sonuçlar ve bu dengesizliklerin etkileri sunulmuştur. Sonuç olarak, alt tabakanın oksidasyona meyilli olması gözlenmiştir. Çelik yüzeyinde silisyum içeriği az olursa, çeliğin kimyasal reaksiyonda pasif kaldığı araştırmalar neticesinde elde edilmiştir. Silisyum içeren çeliklerin daldırma galvanizleme esnasındaki silisyumun kimyasal tepkimeye girme istekliliği-reaktiflik fazlalık- ve sonuç olarak bu durumun demir-çinko mekanizmasını nasıl etkileyeceği üzerine gidilmiştir. Silisyum alaşım elementinin yüzey özelliklerine sunduğu katkılar ele alınmıştır. Metalografik sonuçlarla etkileri sunulmuştur. Silisyumun tepkimeye katılım oranı yüzey kısımda az olursa çok fazla etkisinin olmadığını gözlemleyip değerleri saptamışlardır.
Christoph ve Siegfried (1976), tarafından ele alınan “The Distribution of the Elements Fe, Zn and Al in the Zinc Coatings on Hot-galvanised Sheet” isimli makalesinde sıcak daldırma galvaniz ile çinko kaplamada ortaya çıkan içerikte demir, alüminyum ve çinkonun ölçüm değerlerini ve görülme sıklığını belirtmişlerdir. Ayrıca, bu elementlerin kaplama sonucundaki kimyasal tepkimelerde bulunması muhtemel olan durumlarını ele alıp incelemişlerdir. Kaplama işleminden
13
sonra ortaya çıkan yapı ele alınarak kalınlığın sıcaklık, daldırmadan sonra soğumaya bırakılması vb. koşullar ile görülen nicel değişiklikler üzerinde çalışılmıştır. Ergiyik çinko içerisine eklenen alüminyum ile ortaya çıkan alaşımların yapıları ve nasıl ortaya çıktığı değerlendirilmiştir.
Vourlias ve diğ. (2004), tarafından ele alınan makalede alaşım elementlerinin galvanizleme işlemi sırasında çinko kaplamaların arayüz reaksiyonları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu reaksiyonların kristalleşmeyi ve kaplamaların dış katmanının yapısını ve özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Galvanizleme banyosundaki alaşım ilavelerinin türüne ve konsantrasyonuna bağlı olarak Fe-Zn fazlarının kristalizasyon prosesinde farklılıklar ortaya çıktığı ele alınmıştır. Alaşım elementlerinin hem konsantrasyonunun hem de dağılımının fazların büyümesinde önemli bir rol oynadığı gözlemlenmiştir. Fazların oluşumu ve kaplamalardaki alaşım elementlerinin dağılımı, enerji dağılımlı X-Ray spektroskopisi (EDS) analizi ile ilişkili X-Ray difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanarak belirlemişlerdir. Son olarak, galvaniz kaplamaların davranışı, hızlandırılmış tuzlu püskürtme korozyon koşulları altında incelenmiştir. Galvaniz ocağının içerisine katılan Al, Sn, Pb, Cu, Cd, Ni alaşım elementlerinin kaplama esnasında çinkonun davranışını nasıl etkilediğini ve kaplanan metalin içyapısında, yüzey görünümünde değişiklik saptamışlardır.
Frazier (1964), tarafından hazırlanan makalede galvanizlemede karşımıza çıkan sorunlar ele alınmış ve sorunlara yol açan etmenler incelenmiştir. Kullanılan metaldeki silisyum miktarı fazla olan ile düşük olan karşılaştırılmıştır. Silisyum miktarı düşük olan galvanizlenmiş üründen daha iyi sonuçlar alınmış ve kullanıcılar tarafından seçilmiştir. Elde edilen kaplamada yüzey özelliklerinin dışında silisyum oranı az olursa banyoya daldırma sürelerinde kısalma ve banyo sıcaklığında azalma gözlenmiştir.
GalvInfoNote 2.4 (2019), yayınında sürekli SDGK’da banyoya ilave edilen alüminyum elementinin rolü üzerine çalışmalar yapılmıştır. Alüminyum kullanılmasının galvanizli sacın piyasada talebini artırmakta olduğu vurgulanmıştır. Alüminyumun etkisinin ve kullanımının, sürekli galvanizli sacın başarılı kullanımı için neden bu kadar önemli olduğu açıklanmıştır. Bilinenin aksine, korozyon performansını artırmak için alüminyum ilavesi yapılmamıştır. Kullanım şeklinin
14
kullanıcının ürünü oluşturma ve şekillendirme işlemleri sırasında kaplamanın iyi bir şekilde yapışmasını sağlama yeteneğini geliştirmek için olduğu ifade edilmiştir. Galvanizleme banyosuna alüminyum eklendiğinde alaşım tabakasının yapısı kurşun kalem gibi ince çizgi olduğu gözlemlenmiştir. Alaşım katmanı bu kadar ince olduğunda net sonuç, kaplanmış tabakanın kaplama yapışması kaybının endişelenmeyecek derecede olması, bükülebilen veya şekillendirilebilecek şekilde olması vurgulanmıştır. Alüminyum kaplama banyosuna eklendiğinde alüminyum, demir için çinkodan daha büyük bir kimyasal bağlanmanın gücüne sahip olduğunu böylece kaplama banyosuna çelik girdiğinde, oluşan stabil metaller arası bileşik bir çinko-demir bileşiği değil, bir alüminyum-demir bileşiği, yani Fe2Al5 olduğu belirtilmiştir. Bu alaşım tabakasının son derece ince olduğu ve çinko-demir reaksiyonunu geciktirdiği ifade edilmiştir. Oranları yaklaşık %45 Al, %35 Fe ve %20-35 Zn’den (Fe2Al5-XZnX) oluşan çok ince, üçlü bir intermetalik katman olduğu belirtilmiştir. Sıvı çinko ve katı demir, alüminyum içermeyen banyolarda ikili, FeZn7 alaşımı oluşturmaya başladığında ortaya çıkan yüksek difüzyon oranı yerine, difüzyon hızı; çinko, alüminyum-demir bileşiği tarafından oluşturulan bariyer boyunca difüzyon özelliklerine bağlı olduğu gözlenmiştir. Çinko ve demir arasındaki reaksiyon oranı çarpıcı bir şekilde azaltılmıştır. Elde edilen net sonuç, alaşım tabakasının nihai kalınlığının, kalınlığı büyüyen bir çinko-demir alaşımı bölgesindeki difüzyon hızına bağlı olduğu zaman çok daha düşük olması şeklinde belirtilmiştir. Alüminyumun aslında çelik çinkonun ara yüzünde yoğunlaştığı ve şerit ile banyodan çıkarıldığı gözlemlenmiştir. Kaplamadaki alüminyumun kütlesi bu nedenle arayüze bağlandığı vurgulanmıştır. Bu arayüzün metalik alaşımlı miktarı kaplama ağırlığından bağımsız olduğu ifade edilmiştir. Bu nedenle daha hafif bir kaplama ağırlığı daha yüksek toplam alüminyum yüzdesi içerdiği belirtilmiştir. Kaplamadaki alüminyum miktarını kontrol eden daldırma süresi, alüminyum ilave oranı, çinko banyosu sıcaklığı ve çelik tipi gibi başka faktörlerin de olduğu ifade edilmiştir.
Foct ve ark. (1993), kaplamanın biçim ve dış yapılarını incelemişlerdir. Sıklıkla 450 ⁰C’de gerçekleşen galvanizleme sırasında reaksiyondan kaynaklanan kaplamanın neredeyse Fe-Zn ikili diyagramına uyduğu gözlenmiştir. Ancak ideal olan bu durum çeliğe silisyum eklendiğinde ve iyi bilinen "sandelin" davranışı gözlendiğinde tamamen değişmekte olduğunu belirtmişlerdir. Çeliğin yaygın olarak silisyumla öldürülmesiyle, sandelin durumunun endüstriyel sonuçları dikkate değer
15
olduğunu vurgulamışlardır. Tabaka çok kalın veya çok ince olabilir ve zayıf görünüm, korozyon direncinin azalması oluşabilir. Sandelin durumunu mikroskop altında incelemişlerdir. Yaptıkları çalışmalar neticesinde elde etmiş oldukları sonuçlar şöyledir. A-) Çeliğin reaksiyona girme hızı yapısındaki silisyumun yüzde oranına bağlıdır bu da kaplama kalınlığını etkilemiştir. B-) Karışımın dağılımı grafik olarak ifade edilirse silisyum içeriğine bağlı olarak parabol yapıdan lineer yapıya geçmiştir. C-) Kaplamanın yapısı, silisyum içeriği arttıkça δ1 faz kalınlığı azalıp, oluşan kaplama kalınlığının artmasından sorumlu iki fazlı δ1+FeSi katmanının ortaya çıkması ile ifade edilmiştir. Sandelin etkisini açıklamak adına, Fe-Zn-Si üçlü diyagramı hakkında daha fazla bilgiye ihtiyaç duymuşlar ve difüzyon yollarının belirlenmesinde alaşım elementlerinin ek serbestlik dereceleri bu nedenle 450 °C ile 900 °C arasında yeniden hesaplamışlardır. Galvaniz kaplamadaki FeSi çokyüzlü parçacıklarının taramalı elektron mikroskobu ile tanımlanması ile Si içeriğinin bir mikroyapısı analizle açıklanmıştır.
Habraken (1979), silisyumun içerme oranlarının farklı olduğu metallerle daldırma işlemini yapmıştır. Kalınlığa etkisini araştırmıştır. Sabit banyo sıcaklığında ve eşit sürede havuzda tutulan numunelerden silisyum oranı %0,05-0,1 olanlarda oluşan kalınlığın daha fazla olduğunu gözlemlemiştir.
Vaamonde ve Gonzalez (1991), kaplanacak çeliğin içyapısındaki silisyum oranlarına göre banyodan çıkan kalınlıkları nitelendirmişlerdir. Silisyum oranı %0,03 olanların kaplaması iyi, %0,03 ile %0,11 arasındakilerin kaplama kalınlığının fazla olduğu (bu aralık sandelin etkisi -alanı-) gözlemlenmiştir. Banyo sıcaklık değerlerine göre grafikler belirlenmiştir. Banyoda tutma süresi uzadıkça kaplama miktarının artacağı ve sandelin (kaplamadan çıkan ürünün kalın çıkması) durumunun oluşacağı gözlemlenmiştir. Bekletme süresinin kısa olması gerektiğini belirtmişlerdir. Kaplama banyosuna alüminyum ilavesinin ise, banyonun oksit miktarını azalttığı ve yüzey matlığını giderdiğini gözlemlemişlerdir.
Elkoca (1996), kaplanacak çeliğin silisyum ihtiva etmesi ve kaplamadan önceki yüzeyi hazırlama adımlarının nasıl bir etkisinin olduğunu incelemiştir. Deney numunelerine aside daldırma, yüzeyin parlaklığını artırma ve zımpara uygulanarak kaplama sonucunda çıkan tabakanın biçimi ile demir çinko arasındaki reaksiyondan doğan içyapı enerjileri ve faz durumlarını da etkilediği gözlemlenmiştir. Spektral
16
analizde metalin içerdiği silisyum oranı ve kaplanacak yüzeyi temizleme işlemleri, pürüzlülük durumlarının kaplama kalınlığını belirlediği ifade edilmiştir.
Fratesi ve ark. (2001), galvanizleme işlemlerinde kullanılan kurşunun iş sağlığı ve güvenliği konusunda çevresel olarak kirliliğe yol açtığından bunun yerine kullanılan bizmut elementinin uygulamalarda tercih edilir hale gelmesini baz alarak bu makalede kurşun ve kurşun-bizmut etkisi üzerine çalışmalar yapmışlardır. Kaplama kalınlığı, yüzey görünümü (matlık/parlaklık), pullanmaların olup olmaması ve yüzey sertliği, yumuşaklığı şeklinde kriterlere etkisi araştırılmıştır. Nitekim yapılan deneylerle bizmut ve kurşun içeren havuzlara daldırılan numuneler için, bizmut ilavesi olan havuzda yüzey görüntüsünün mat olmadığı, esnek ve kalınlık ölçümlerinin takip edilebildiği kaplamalar elde edilmiştir.
Yaluk (2009), bu çalışmasında karbon, mangan, fosfor, kükürt, silisyum, alüminyum gibi elementleri içyapısında barındıran çeliklerin galvaniz kaplamaya etkisini açıklamıştır. Çeliklerin kaplama öncesi yüzey hazırlık durumları da çalışmada belirtilmiştir. Kaplama banyolarına alaşım elementlerinin ilavesi, kaplama havuzunun sıcaklığı, soğuma hızının etkileri de kaplamayı belirleyen faktörler olarak ifade edilmiş ve çok yönlü çalışmalar yapılmıştır. Çeliğe uygulanan mekaniksel işlemler ki bunlar yüzeyi asit ile temizleme, zımparalayarak yüzey pürüzlülüğünü giderme, kumlama, parlatma adımları uygulanmış ve bu aşamalar anlatılmıştır. Kaplama öncesi-sonrası şeklinde sonuçları karşılaştırmalı olarak vermiştir. Sıvı çinko ocağına ilave edilen Pb, Al, Fe, Sn, Ni, Bi alaşım elementlerinin kaplama üzerindeki katkıları gözlemlenmiştir. Kaplamadan önce yüzey temizleme işlemlerinin kaplamanın kalitesini etkilediği ifade edilmiştir. Silisyum yüzde miktarı artıkça kaplama kalınlığının artığı ve tabakaların daha çok ortaya çıktığı gözlemlenmiştir. Sacın kimyasal içeriğinin kaplamayı etkilediği belirtilmiştir. Özellikle Si ve P elementlerinin etkisi incelenmiştir. Sonuçta ciddi anlamda galvaniz kaplamanın kalınlığını ve görüntüsünü etkilemekte olduğu yapılan deneylerde gözlemlenmiştir. Sandelin etkisi oluşan kısımda, düşük Si içerikli çeliklerde parlatma, kaplama kalınlığına etkili olmuştur. Daha yüksek Si içerikli çeliklerde ise parlatma etkisini kalınlık üzerinde kaybetmiştir.
Yapılan deneylerle sıvı çinko içerisine eklenen alaşım elementlerinin tekli, ikili ya da çoklu kullanımları özel kimyasal tepkimelerin etkisiyle çok yararlı
17
olabilecek çinko tabakaları oluşmasını sağladıkları, kaplama kalınlığını ve kaplama yapısını etkilediği gözlemlenmiştir.
Marder (2000), çinko kaplamada çeliğin geçirdiği değişimleri ele almıştır. Çinko havuzuna ilave edilen alüminyum ile elde edilen galvaniz, galfan, galvalume gibi üç tip kaplamanın özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca bu kaplamaların tabakalar arası geçirdiği reaksiyonlar ve içyapısının korozyon, şekillenebilme, kaynaklanabilme ve boyanabilme üzerine etkisi incelenmiştir. Kaplama havuzuna miktar olarak az alüminyum ilavesi ile kaplama matlığının ve çinko havuzunun oksidasyon oranının azaldığı gözlemlenmiştir. Aynı zamanda oluşan kaplanmış tabakanın (demir-çinko) sertliği azalarak yumuşak (esnek) hale geldiği belirtilmiştir.
Karahan (2015), bu makalesinde sıcak daldırma galvanizleme işleminde saf çinko yerine ZnNi alaşımlarının kullanımının kaplama kalitesi üzerine etkilerini ve sonuçlarını araştırmıştır. Galvanizleme işleminde temel prensip, daldırma işlemi sırasında oluşan metalurjik reaksiyonlar sonucunda ergiyik çinkonun çelik üzerine kaplanmasıdır. Kaplamadaki yapışma mukavemeti korozyon koruması açısından en önemli kalite göstergesi olduğunu ifade ederken, kaplamanın çelik yüzeyine yapışma mukavemetinin ise filmde oluşan intermetaliklerin özelliklerine bağlı olduğunu belirtmiştir. ZnNi alaşımlarının galvaniz işlemi sırasında kullanımının temel nedeni olarak farklı miktarda silisyum içeren çeliklerin tek seferde çinko havuzunda kaplanmasının gerçekleşmesi olarak değerlendirmiştir. ZnNi galvaniz kaplama işleminden sonra elde edilen parçanın boya tutma kabiliyetinin ve korozyon direncinin çinko banyosu kullanılarak elde edilen kaplamalı parça ile aynı olduğunu gözlemlemiştir. Çalışmada ZnNi kaplamalı parçaların parlaklığı, yapışma mukavemeti ve kaplama homojenliği çinko kaplı parçalara göre oldukça yüksek olduğunu belirtmiştir. ZnNi banyolarında verimliliği ve maliyeti etkileyen en temel parametre ise banyodaki nikel miktarı ve havuz sıcaklığı olduğuna yer verilmiştir.
Güven (1999), ele aldığı yüksek lisans tezinde çinko ile kaplamanın endüstriyel açıdan faydalarına değinmiştir. Çelik yapıların daldırma galvanizlenerek çinko ile kaplanmasının korozyondan korunma açısından en sık kullanılan ekonomik yöntem olduğunu belirtmiş ve çinko kaplamanın nasıl yapıldığını anlatmıştır. Mevcut işletme şartlarında sıcak daldırma yöntemiyle galvanizleme aşamalarını; daldırılacak metal yüzeyinin temizlenmesi, oksitlenmeyi engellemek adına flakslama, 430-470
18
⁰C’de ergimiş çinko havuzuna daldırıp çıkararak soğuk havada kurutmak şeklinde aktarmıştır. Tercih edilmesinin nedenlerinden birinin de çinkonun çelik üzerinde kuvvetli olarak sabitlendiği için sürekli olarak daldırma yöntemiyle seri ve geniş ölçüde imalata izin verdiğinden dolayı maliyetleri de düşürdüğünü gözlemlemiştir. Kaplanan tabaka kalınlığının çinko kalitesine, çeliğin kimyasal analizine, banyo kimyasal bileşimine (özellikle alüminyum miktarı), banyo sıcaklığına, daldırma süresine ve çekme hızına bağlı olduğunu belirtmiştir. Galvanizlenecek yüzeyin temiz ve kaplamaya hazır olması gerektiğini ifade etmiştir. Galvanizleme işlemlerinde kullanılan çinkonun %1 kurşun içermesinin ideal olduğunu %5’den az Pb olursa galvanizleme işleminin zor olacağını saf çinkoda demir oranının %0,05’den fazla demir olmaması gerektiğini ifade etmiştir. İstenen minimum değerleri; kurşun %0,5– 1, demir %0,008–%0,05, kadmiyum %0,005–0,50 olarak ifade etmiştir. Demir oranı bu oranlardan daha düşük olursa, çinko banyosu gerekli olan demiri tankı eriterek veya kaplanacak çelik saçtan karşılayacağını ayrıca banyoya ilave kadmiyum da eklenmemesi gerektiğini vurgulamış ve çinko kaplamanın kıvrılabilme özelliğini kaybetmesine sebep olacağını belirtmiştir. Çinko havuzunda en çok tercih edilen alaşım elementleri olarak alüminyum ve kurşun olduğunu ifade etmiştir. Banyoya Al %0,005 oranında ilavesi ile havuzdaki çinko kayıplarını asgari düzeye indirerek banyonun kirlenmesini önlediğini gözlemlemiştir. Çinkonun oksidasyon hızını azaltarak çinko kayıplarını engellediğini ifade etmiştir. Alüminyum intermetalik tabaka kalınlığının kontrolünü sağlarken alüminyum demir ile Fe(Al)15– Fe(Al)3 arafazları oluşturarak demir kaybını azalttığını belirtmiştir. Kurşun ise malzeme üzerindeki yüzey gerilimini düşürmede ve kaplama yüzeyinde fazla bulunan çinko miktarını ortamdan uzaklaştırdığını vurgulamıştır. İdeal banyo sıcaklığını da 445 – 465 ⁰C arasında ifade etmiştir.
Havuza daldırma süresinin artışı ile kaplama ağırlığının artacağını, ideal daldırma süresi 1-5 dakika arasında olacağını, banyoya hızlı olarak daldırılıp, yavaşça çekilmesi gerektiğini ifade etmiştir. İdeal çekme hızını 1,5 m/min olarak belirtmiştir. Çinko havuzuna uzun parçaları daldırırken ilk kısım kalın, son daldırılan kısım ise ince olacağını belirtmiştir. Kaplamada homojen dağılımın olması için parça hızlı ve parçanın geniş olan tarafına doğru daldırılması gerektiğini ifade etmiştir. Alaşım elementlerinin etkisini ve silisyum içeren çeliklerin galvanizlenmesini incelemiştir. Galvaniz tavlı kaplamalarda Fe-Zn intermetalik bileşiklerinin
19
oluşumunda çelik kimyasının etkisini ele almıştır. Çalışmalarında galvaniz kaplanmış tabakadaki fazları elektron mikroskobu ile incelemiştir. Çinko kaplamada ortaya çıkan gama 1, gama 2, delta, zeta, eta fazlarının ağırlıkça oranlarını belirtmiştir. Çelik yüzeyindeki fosforun ise, yüzey segregasyonu Г (gama) fazının gelişimini geciktirdiği vurgulanmıştır. Çeliğin kimyasal bileşimindeki silisyum oranının artması ile kaplama görüntüsünün kötüleştiği ve tabakanın kırılgan hale geldiğini ifade etmiştir.
Tuna (2013), yaptığı yüksek lisans tezi çalışmasında çinko ve nikel kaplamalı malzemelerin korozyon davranışlarını incelemiştir. Elektrokimyasal empedans spektroskopisi yöntemini kullanmıştır. Korozyonu sayısallaştırıp, deney sonuçlarını objektif şekilde değerlendirerek farklı çalışma ortamlarında ve farklı geometriye sahip parçaların kaplama performansını deneysel olarak test etmiştir. Çalışmalarında 25 cm2 boyutlarında DC03 kalite düşük karbonlu çelik plakalar üzerine çeşitli kaplama sürelerinde elektrolitik çinko ve nikel kaplamaları gerçekleştirmiş ve bunların tuzlu su sisi deneyi ile polarizasyon dirençleri arasındaki ilişki incelenmiştir. 1. seri kaplama kalınlıkları fischerscope XDL kalınlık ölçüm cihazını kullanarak tahribatsız ölçüm yapılmıştır. 2. seri kaplamalarda ise mevcut kaplama kalınlıkları, numuneden kesit alınıp optik mikroskopta incelenerek tespit edilmiştir. Tuzlu su sisi deneylerinde ASTM B117 standardına uygun olarak weiss SC450 kabin kullanılmıştır. 1. seri plakalarda yapılan tuzlu su sisi deneylerinde numuneler 30 dakika süre aralığında korozyon açısından kontrol edilmiştir. 2. seri plakalarda korozyonu sayısallaştırmak için şablonlar oluşturulmuştur. Çinko kaplamalı plakalarda beyaz pas görülen kare adedi ile nikel kaplamalarda birim alandaki oyuk miktarı olarak değerlendirmeye alınmıştır. Çinko kaplamalı vidalar için kaplamanın en ince bölgesini incelemek için bakır sülfat deneyi yapılmış ve korozyon dayanımı konusunda tahminlerde bulunulmuştur. Her iki kaplamada banyo çözeltisindeki metal miktarının kaplamanın kalınlığına etkisi ile banyo çözeltisine çinko veya nikel ilavesi yapıldıktan öncesi ve sonrası alınan banyo çözeltileriyle yapılmış olan kaplamalar incelenmiştir. Çinko ve nikel kaplanmış plakaların kaplama kalınlıkları tahribatsız ve tahribatlı olarak ölçülerek değerlendirilmiştir. Tuzlu su sisi deneyi ASTM B117 standardına uygun şekilde çinko ve nikel kaplamalı plakalara uygulanarak, şablonlar oluşturulmuştur. Korozyon değerini sayısallaştırıp, gözlemlemiştir. Çinko kaplamalı vidalar için bakır sülfat deneyi yapılmıştır. Nikel
20
kaplamalı vidalar için modifiye sıcak su deneyini kullanmış ve kaplama kusurlarını belirlemiştir.
Karahan (2016a), “Galvaniz Prosesinde Görülen Yüzey Hataları ve Çözüm Önerileri-1” adlı makalesinde daldırma işleminde gerçekleşen metalurjik reaksiyonların etkisi ile ergiyik çinko çelik üzerine kaplanması ile galvanizlemenin meydana geldiğini aktarmıştır. Sunulan çalışmada, sektördeki sorunlara çözüm getirmek ve galvanizleme işleminin performansını artırmak için yapıldığını belirtmiştir. Kaplama sonrası metal parçalarda görülen yüzey hatalarının sebep-sonuç araştırmaları yapılmıştır. Üretilen çinkonun %57’sinin harcandığı sektör galvanizle kaplama piyasasına ait olduğunu vurgulamıştır. Kaplamanın yapışma mukavemeti, korozyon koruması bakımından galvanizlemenin en önemli özelliği olduğu belirtilmiştir.
Karahan’a göre, kaplamanın çelik yüzeyine yapışma mukavemeti filmde meydana gelen intermetaliklerin özellikleri ile ilgilidir. Fe-Zn arasındaki tepkime hızının 420-480 ⁰C’de arasında parabol, 480-530 ⁰C arasında doğrusal şekilde gerçekleştiğini belirtmiştir. Genelde galvanizlemede havuz sıcaklığı 450 ⁰C civarında tutulduğunu ifade etmiştir. Çalışmasında galvanizleme işleminde sıklıkla karşılaşılan hatalara değinerek incelemiştir. Pratikte en çok karşılaşılan yüzey hatası olan kaplanmayan bölgeler sorununu havuzdan çıkan çelik sac üzerinde kaplamaya maruz kalmamış alanların olması şeklinde açıklamıştır. Sebebini ise, kaplamadan önceki yüzey temizleme işlemlerinin eksik ve etkili uygulanmadığı, kaynak cüruflarının iyi temizlenmediği, döküm sonrası parçanın içinde kum gömülü olması, havuzdaki alüminyum miktarının fazlalığı, havuza parça indirip kaldırmada kullanılan zincir, çengel vb. askı parçalarının yüzeye değip kaplama almaması şeklinde belirtmiştir. Çözüm olarak da kaplamadan önce metal yüzeyinin dikkatli şekilde tüm yönleriyle temizleme işlemlerinden geçirilmesi gerektiğini ifade etmiştir. Bir başka karşılaşılan sorunun ise delik ve vida aralarının tıkalı kalması hatasında çinkonun yeterli miktarda akışkan olmaması ya da yüzey geriliminin yüksek olması sebebiyle oluştuğunu ifade etmiştir. Diğer sebep olarak delik çaplarının 8 mm’den küçük olması halinde sıvı çinkonun yüksek yüzey gerilimi yüzünden deliklerden yeterince süzülememesi durumunda deliklerin tıkanmasının gerçekleşeceği belirtilmiştir. Çözüm olarak parça tasarlanırken herhangi bir kısıtlama getirilmemiş
21
ise, delik çaplarının mümkün olduğunca büyütülmesi gerektiğini ifade edilmiştir. Ayrıca problemi gidermek adına çinko havuzuna Pb, Bi, Ni alaşım elementleri ilave edilirse çinkonun yüzey gerilimi azaltılıp, sıvının akışkanlığı artacağından etkili olacağı belirtilmiştir. Kaplanan parça, kazan içerisinden çıkartılırken titreştirilerek çıkarılırsa veya çıkartıldıktan sonra üstüne basınçlı hava üflenmesi de sorunu gidermede yardımcı olacağı ifade edilmiştir. Diğer bir sorun olarak da soyulma ya da sıyrılma olarak gösterilmiştir. Bu sorunda parça üzerinde pürüzlü bir yüzey oluştuğu vurgulanmıştır. Soruna sebep olarak da büyük galvanizle kaplanan parçaların havada soğuması uzun zaman aldığından galvanizleme işlemi esnasında kaplamada oluşan çinko-demir ve çinko katmanları arasında oluşan boşluklar gösterilmiştir. Çözüm önerisi olarak da galvanizle kaplama sonrasında parçaların hızlı soğutulması ile (suda soğutma vb) sorun en aza indirileceği belirtilmiştir.
Karahan’a göre, bir başka sorun ise pürüzlü yüzey özelliklerinin görülmesi şeklinde belirtilmiştir. Bu sorunun sebebini ise, yüksek silisyum içerikli sıcak haddelenmiş çelik olarak ifade edilen sandelin çelik olarak göstermiştir. Bu durumu ortadan kaldırmak için ağırlıkça silisyum oranı %0,03’den küçük olan çeliklerin seçilmesi gerektiğini ifade etmiştir. Ayrıca, çeliğin kimyasal analizine bakılamıyorsa havuza %0,05-0,06 miktarlarında nikel ilave edilmesi ile problemden korunabileceği belirtilmiştir. Son problem olarak da pullanma hatası gösterilmiştir. Galvaniz kaplı tabaka filminin kalınlığının normalden daha kalın olması sebebiyle bu sorunun oluştuğu vurgulanmıştır. Ayrıca, sandelin çeliklerde normalden daha kalın tabaka ortaya çıktığı gözlemlenmiştir. Çözüm olarak da %0,05-0,06 miktarında nikel ilavesi ve galvaniz havuzunda parçanın bekletme süresini kısaltarak da pullanma sorununun azaltılacağı ifade edilmiştir.
Aydın ve Gülenç (2003), çalışmalarında beyaz eşya üretiminde etkili olarak kullanılan galvanizli sac ve paslanmaz çeliğin nokta direnç kaynağı ile kaynaklanabilirliği ele alınmıştır. Kaplama kalınlıkları farklı iki galvanizli sac paslanmaz çeliğe kaynaklanmıştır. Kaplama türünün kaynak bölgesine ve kaplama kalınlığının kaynak kabiliyetine etkisi incelenmiştir. Daldırma yöntemi ile kalın kaplama kalınlığındaki galvanizli sac kaynağı için kaplamada katmerleşme daha fazla görülmüştür. Mekanik özellik açısından elektro kaplamalı sacda galvanizli saca göre daha düşük değerler elde edilmiştir.
